本申請涉及一種集成的后處理系統(tǒng)，用于處理發(fā)動機、尤其是柴油發(fā)動機排放的尾氣，所述后處理系統(tǒng)被構(gòu)造成適于安裝在發(fā)動機艙內(nèi)。

背景技術(shù)：

發(fā)動機尾氣中包含有害成分。為了降低尾氣中有害成分的排放量，各式各樣的后處理技術(shù)被研制出來。

例如，一種典型的用于柴油發(fā)動機的尾氣后處理系統(tǒng)包括柴油氧化催化器(DOC)、選擇性催化還原模塊(SCR)和柴油顆粒捕集器(DPF)。

DOC、SCR和DPF可以串聯(lián)布置在車輛底盤下面。在這種布局中，由于存在相對較大的可用空間，因此容易排布各個部件。

在另一種類型的布局中，DOC、SCR和DPF安裝在發(fā)動機艙中。根據(jù)這種布局，所述后處理系統(tǒng)由于布置得與發(fā)動機之間距離更近而熱損較少，從而可以具有改進的性能，但另一方面，發(fā)動機艙中用于安置所述后處理系統(tǒng)的空間有限。為了應對這種狀況，SCRoF技術(shù)被提出，根據(jù)這種技術(shù)，SCR被集成于DPF，以減小系統(tǒng)尺寸。在這種SCRoF方案中，DOC通過一根短混合管件與SCRoF的基體組合在一起，尿素溶液被噴射到該混合管件中，以確保尿素蒸發(fā)。然而，這種布局在綜合優(yōu)化系統(tǒng)的尺寸和性能方面仍存在很大空間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請的一個目的是提供一種用于發(fā)動機尾氣的后處理系統(tǒng)，其具有減小的尺寸和改進的性能。

為此，本申請在其一個方面提供了一種尾氣后處理系統(tǒng)，用于處理發(fā)動機尾氣，其包括：

罩蓋，其內(nèi)限定出混合室；

氧化催化器單元和SCRoF單元，它們組裝在所述罩蓋上且均與混合室流體連通；

還原劑計量模塊，其安裝在所述罩蓋上，用于將還原劑噴流噴射到從所述氧化催化器單元進入所述混合室的尾氣中；以及

旋流導向件，其布置在所述混合室中，并且配置成引導尾氣和所述還原劑的混合物以旋流方式從所述混合室流入所述SCRoF單元。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述罩蓋包括彼此對置的兩個底壁和位于這兩個底壁之間的周壁，所述還原劑計量模塊靠近所述氧化催化器單元安裝在所述周壁上。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述氧化催化器單元和所述SCRoF單元并排布置在所述底壁之一上。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述氧化催化器單元和所述SCRoF單元分別通過第一和第二接口與混合室流體連通。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述氧化催化器單元和所述SCRoF單元各自的中心軸線分別與第一和第二接口的中心之間的連線成一角度，例如成大致直角。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述旋流導向件為旋流板，其圍繞第二接口的一部分構(gòu)成旋流通道，該旋流通道為第一和第二接口之間的唯一通道。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述旋流導向件圍繞著第二接口的外周180度以上，優(yōu)選至少270度。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述旋流板為連續(xù)帶狀，并且布置成大致垂直于所述兩個底壁，且固定在所述兩個底壁之一上。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述旋流板包括彼此連續(xù)的第一段和第二段，所述第一段起始于所述罩蓋的第一橫向側(cè)并且朝向所述第二接口延伸，所述第二段從第一段延續(xù)，且首先朝向罩蓋的第二橫向側(cè)延伸，然后圍繞著第二接口的一部分延伸。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述旋流板形成有用于提高還原劑混合均勻性和蒸發(fā)性能的附加翼片或沖孔。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述尾氣后處理系統(tǒng)還包括混合元 件，其布置在混合室中，靠近旋流導向件的起始部位。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述混合元件是由金屬板材制成的單件，并且包括多個翼片，這些翼片被以有助于形成混合物渦旋的方式分布和定向。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，混合元件的各個翼片分為不同的組，各個組以進一步有助于形成混合物渦旋的方式指向不同方向。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述還原劑計量模塊被布置成指向混合元件。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述罩蓋中還包括：用于對尾氣或混合物的流動進行引導和/或擾動的葉片，和/或位于旋流導向件上游和/或下游的附加混合元件。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述氧化催化器單元包括配備有入口錐的第一殼體，所述入口錐的中心軸線相對于第一殼體的中心軸線偏心和/或傾斜。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述SCRoF單元包括配備有出口錐的第二殼體，所述出口錐的中心軸線相對于第二殼體的中心軸線偏心和/或傾斜，以有助于在SCRoF單元中維持旋流。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述罩蓋包括縱向連貫的第一至第三部分，其中位于縱向中間的第二部分的輪廓相對于第一和第三部分縮窄。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，氧化催化器單元為柴油氧化催化器，而SCRoF單元為集成有選擇性催化還原模塊和柴油顆粒捕集器的組件。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，還原劑是尿素水溶液。

根據(jù)本申請，通過將氧化催化器單元和SCRoF單元集成到單一的罩蓋上，提供出一種緊湊的尾氣后處理系統(tǒng)，其特別適合于安裝到發(fā)動機艙中。另外，還原劑在尾氣中的混合均勻度可以提高，因此尾氣中的有害成分可被更高效低消除。

附圖說明

本申請的前述和其它方面將通過下面參照附圖所做的詳細介紹而被更完整地理解和了解，其中：

圖1是根據(jù)本申請的一種可行實施方式的尾氣后處理系統(tǒng)的主視圖；

圖2是該尾氣后處理系統(tǒng)的右視圖；

圖3是該尾氣后處理系統(tǒng)的透視圖，其中第二罩體被去除；并且

圖4是根據(jù)本申請的一種可行實施方式的可用在該尾氣后處理系統(tǒng)中的混合器的透視圖。

具體實施方式

本申請總體上涉及一種尾氣后處理系統(tǒng)，用于處理發(fā)動機尾氣，該尾氣后處理系統(tǒng)是發(fā)動機艙中安裝型的。本申請的尾氣后處理系統(tǒng)典型地適合用于處理柴油發(fā)動機的尾氣；然而，該尾氣后處理系統(tǒng)也可適用于其它類型的發(fā)動機(系統(tǒng)中的一些部件可能需要相應地改動)。

圖1至3示出了本申請的集成式尾氣后處理系統(tǒng)。該尾氣后處理系統(tǒng)主要包括氧化催化器單元1和SCRoF單元2。SCRoF單元2是一個單件式組件，其中組合了選擇性催化還原功能和顆粒捕集(過濾)功能。氧化催化器單元1和SCRoF單元2組裝于第一罩體3，該第一罩體3與第二罩體4構(gòu)成一個罩蓋。

尾氣中的碳氫化合物和一氧化碳在氧化催化器單元1中與氧氣發(fā)生反應而生成水和二氧化碳。還原劑計量模塊5以計量的方式向尾氣流中注射還原劑(例如，尿素的水溶液)噴流。還原劑在尾氣流中霧化且混合，然后在SCRoF單元2中在催化劑的輔助作用下與氮氧化物和氧氣發(fā)生反應而形成無害的氮氣和水。同時尾氣中的顆粒物或炭煙被捕集到SCRoF單元2中。

氧化催化器單元1具有大致圓筒形殼體11(限定了氧化催化器單元1的主體)，其在第一端(圖1中的右端)安裝于第一罩體3，并在在相反的第二端(圖1中的左端)組合有或一體形成有入口錐12。殼體11限定出中心軸線，也可稱作氧化催化器單元1的中心軸線。入口錐12配備有引入端口13。引入端口13優(yōu)選位于從殼體11的中心軸線偏心的徑向位置上，并且限定出從殼體11的中心軸線傾斜的中心軸線。相應地，入口錐12的中心軸線從殼體11的中心軸線偏心且傾斜。引入端口13被構(gòu)造成靠近發(fā)動機連接到上游尾氣管段，例如，連接到廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)中的增壓 渦輪的出口端。引入端口13接收從發(fā)動機排放的尾氣，并且由于引入端口13的偏心且傾斜的布置方式，尾氣趨向于以旋流方式流入氧化催化器單元1中，這會增強氧化催化器單元1中的催化反應。殼體11和入口錐12可以由單個金屬板材深拉加工而一體地形成。

SCRoF單元2具有大致圓筒形殼體21(限定了SCRoF單元2的主體)，其在第一端(圖1中的右端)安裝于第一罩體3，并在在相反的第二端(圖1中的左端)組合有或一體形成有出口錐22。殼體21限定出中心軸線，也可稱作SCRoF單元2的中心軸線。出口錐22配備有排出端口23。排出端口23優(yōu)選位于從殼體21的中心軸線偏心的徑向位置上，并且限定出從殼體21的中心軸線傾斜的中心軸線。相應地，出口錐22的中心軸線從殼體21的中心軸線偏心且傾斜。排出端口23被構(gòu)造成連接到下游尾氣管段，以便排放或進一步處理經(jīng)尾氣后處理系統(tǒng)處理后的尾氣。通過使用出口錐22并將出口錐22和排出端口23以偏心且傾斜的方式布置，再加上將在后面描述的其它因素，尾氣趨向于也以旋流方式在SCRoF單元2中流動。殼體21和出口錐22可以由單個金屬板材深拉加工而一體地形成。

氧化催化器單元1和SCRoF單元2以它們的中心軸線相互平行的方式在第一罩體3上安裝。每個第一和第二罩體3和4都是單件的形式，例如，通過拉伸金屬板材或是通過鑄造制成，并且包括底壁31、41和沿著底壁31、41的外周從底壁伸出的周壁32、42。第一和第二罩體3和4通過它們的周壁32、42密封地組裝在一起而形成所述罩蓋，在罩蓋中限定出混合室。

可以理解，第一和第二罩體3和4中的一個罩體可以僅包括底壁，而沒有周壁；在這種情況下，第一和第二罩體3和4中的另一個罩體的周壁一直延伸到第一和第二罩體3和4中沒有周壁的那個罩體的底壁。

還原劑計量模塊5安裝在罩蓋上，與罩蓋中的混合室流體連通。還原劑計量模塊5可以如圖所示地安裝在周壁42上，或者也可以安裝在周壁32上，或是夾持在周壁32和42之間。

如圖所示，由第一和第二罩體3和4形成的罩蓋具有大致扁平形狀，大致垂直于氧化催化器單元1和SCRoF單元2的中心軸線。這里“扁平”是指罩蓋在氧化催化器單元1和SCRoF單元2的中心軸線的方向上的厚度遠小于其在垂直于氧化催化器單元1和SCRoF單元2的中心軸線的方向上的 高度和寬度。換言之，每個第一和第二罩體3和4的周壁32、42從底壁31、41延伸的距離顯著小于底壁31、41的延展尺寸。

如圖2所示，第二罩體4的底壁41由縱向上連貫且具有不同形狀的三部分組成，即第一部分41a、第二(中間)部分41b和第三部分41c。在所示的實施方式中，第一部分41a是大致三角形的，還原劑計量模塊5在對應于該三角形的上頂點的位置安裝在周壁42的上部上。第三部分41c是大致圓形的，而第二部分41b是大致矩形的、結(jié)合在第一和第三部分41a和41c之間。第一和第三部分41a和41c相對于第二部分41b至少部分地向外鼓出(在圖1中向右鼓出)。此外，第二部分41b相對于第一和第三部分41a和41c而言在寬度上收縮。

如圖3所示，第一罩體3的底壁31具有縱向上連貫的第一、第二(中間)和第三部分31a、31b和31c，在形狀上分別對應于第二罩體4的底壁41的第一、第二和第三部分41a、41b和41c。第一接口33形成在第一和第二部分31a和31b二者中，用于將氧化催化器單元1的第一端組裝到第一罩體3，并且在氧化催化器單元1和罩蓋的混合室之間建立流體連通，而第二接口34形成在第三部分31c中，用于將SCRoF單元2的第一端組裝到第一罩體3，并且在SCRoF單元2和罩蓋的混合室之間建立流體連通。此外，第二部分31b相對于第一和第三部分31a和31c而言在寬度上收縮。

基于第一罩體3和第二罩體4的底壁的形狀，罩蓋總體上具有相應的第一至第三部分，其中罩蓋第二部分的輪廓相對于罩蓋第一和第三部分縮窄。

在所示的例子中，氧化催化器單元1和SCRoF單元2各自的中心軸線分別與第一和第二接口33、34的中心之間的連線大致垂直，但也可以形成其它非零角度。

此外，基于客戶要求，罩蓋的外形可以構(gòu)造成或?qū)捇蛘?/p>

此外，氧化催化器單元1和SCRoF單元2安裝在罩蓋的同一側(cè)；然而，它們也可以安裝在罩蓋的相反兩側(cè)上，例如，分別安裝在第一和第二罩體3、4上。另外，它們之間的相對位置和定向可以改變。

本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本申請的罩蓋的構(gòu)思，可以做出其它各種修改。

底壁31的圍繞第一接口33的部位和底壁31的圍繞第二接口34的部 位向外突出(在圖1中向左)，以方便從氧化催化器單元1向混合室和從混合室向SCRoF單元2的流動。如圖中所示的，底壁31的圍繞第一接口33的部位很窄(即，具有小的徑向?qū)挾?，而底壁31的圍繞第二接口34的部位很寬(即，具有大的徑向?qū)挾龋瑩Q言之，第三部分31c的外徑明顯大于第二接口34的直徑)。

如圖3所示，旋流導向件6布置在罩蓋的混合室中。旋流導向件6在所示的例子中為旋流板，形式為連續(xù)的帶狀材料(例如，金屬)形成的單件，并且布置成大致垂直于底壁31和41。旋流導向件6具有第一側(cè)邊，其固定于底壁31，和第二側(cè)邊，其在第一和第二罩體3和4組裝在一起的情況下抵接于底壁41。此外，旋流導向件6包括第一段61和第二段62。第一段61起始于旋流導向件6的第一端，該第一端在罩蓋的第一橫向側(cè)(優(yōu)選在第二部分31b和41b的第一橫向側(cè)邊緣處)抵接于周壁32和42，并且從該第一端延伸到第二接口34的一個靠近第一接口33的部位。第二段62從第一段61延續(xù)，且首先朝向罩蓋的第二橫向側(cè)延伸，然后圍繞著第二接口34的一部分延伸。第二段62終止于旋流導向件6的第二端，在第一和第二段61和62之間的過渡部位與旋流導向件6的第二端之間留下缺口63。

第二段62圍繞第二接口34的主要部分延伸，優(yōu)選延伸超過180度，最優(yōu)選超過至少270度。這樣，在罩蓋中圍繞第二接口34形成了一個旋流通道。該旋流通道的入口位于第一和第二段61和62之間的過渡部位與罩蓋的第二橫向側(cè)之間，而出口由缺口63構(gòu)成。

計量模塊5在靠近第一接口33的位置開通于罩蓋的混合室，優(yōu)選位于指向旋流導向件6的方向。計量模塊5的安裝位置和方向可以根據(jù)系統(tǒng)實際結(jié)構(gòu)和尾氣流動特性而改變。例如，計量模塊5的中心軸線可以與氧化催化器單元1的中心軸線相交，或者從氧化催化器單元1的中心軸線偏置心；計量模塊5可定向成指向相對于氧化催化器單元1的不同角度。

通過這種方式，尾氣經(jīng)引入端口13和入口錐12流入氧化催化器單元1。入口錐12有助于提高尾氣流動時的速度均勻性和形成旋流。在氧化催化器單元1中經(jīng)受處理后，尾氣通過第一接口33離開氧化催化器單元1。然后尾氣的旋流進入罩蓋中的混合室并且與還原劑計量模塊5噴入罩蓋的混合室中的還原劑噴流會合。還原劑在尾氣中混合，并且在尾氣的高溫作用下 霧化和蒸發(fā)。還原劑噴流也會增強混合室中的尾氣旋流。一部分還原劑噴流會撞擊到旋流導向件6，使得還原劑更快速地霧化和蒸發(fā)。然后，尾氣和還原劑的混合物在罩蓋的混合室中通過旋流通道的入口被引導進入旋流通道中，并且沿著旋流通道中的回旋路徑圍繞第二接口34流動而形成罩蓋中的旋流(大致圍繞SCRoF單元2的中心軸線)。旋流通道中的旋流提高了還原劑在尾氣中的混合程度。然后，混合物通過旋流通道的出口和第二接口34以旋流的形式流入SCRoF單元2，并且優(yōu)選在SCRoF單元2中維持以旋流方式流動(例如借助于出口錐22和排出端口23的布置方式)。在SCRoF單元2中，尾氣與還原劑和氧氣發(fā)生反應。尾氣中的顆粒物被SCRoF單元2中的捕集器捕集。在經(jīng)SCRoF單元2處理后，相對干凈的尾氣通過出口錐22和排出端口23由系統(tǒng)排出。此外，罩蓋第二部分的輪廓比罩蓋第一和第三部分窄，因此，混合物在罩蓋第二部分中獲得加速，以促進旋流的形成。

在一種可行實施方式中，一個可選的混合器7可在旋流通道的入口處在第一和第二接口33和34之間的高度上布置在混合室中，如圖3所示。混合器7可以固定在旋流導向件6的第一段61和輔助的夾持板8之間，該夾持板固定在第一罩體3上，例如固定于底壁31(尤其是固定于底壁31的第二部分31b，如圖所示)。

混合器7的一個例子顯示于圖4。混合器7是由金屬板材沖裁和彎折形成的單件，并且包括彼此相對的第一和第二側(cè)壁71和72，位于所述側(cè)壁之間的彼此相對的第一和第二端壁73和74，從第一側(cè)壁71的鋸齒形上邊緣延伸的一組第一上翼片75，從第二側(cè)壁72的鋸齒形上邊緣延伸的一組第二上翼片76，從第一側(cè)壁71的鋸齒形下邊緣延伸的一組第一下翼片77，和從第二側(cè)壁72的鋸齒形下邊緣延伸的一組第二下翼片78。每個組中的翼片相互平行。第一和第二端壁73和74在第一和第二側(cè)壁71和72之間的長度大致等于底壁31和41之間的間距。在使用混合器7的情況下，計量模塊5可以定向成指向混合器7。

每個第一上翼片75優(yōu)選沿著朝向第一端壁73的方向與第一側(cè)壁71成一角度，每個第二上翼片76優(yōu)選沿著朝向第二端壁74的方向與第二側(cè)壁72成同一角度，并且每個第一上翼片75的自由端抵接或鄰近于相應第二上 翼片76的自由端。另外，每個第一上翼片75優(yōu)選相對于第一和第二端壁73和74的上邊緣限定的一個假想平面沿第一方向以一傾斜角度傾斜，并且每個第二上翼片76優(yōu)選相對于所述假想平面沿著與第一方向相背離的第二方向以相同的傾斜角度傾斜。換言之，每個第一上翼片75的上表面朝向右上方向，而每個第二上翼片76的上表面朝向左上方向。這樣，每個第一上翼片75的自由端和相應第二上翼片76的自由端之間大致交叉。

類似地，每個第一下翼片77優(yōu)選沿著朝向第二端壁74的方向與第一側(cè)壁71成同一角度，每個第二下翼片78優(yōu)選沿著朝向第一端壁73的方向與第二側(cè)壁72成一角度，并且每個第一下翼片77的自由端抵接或鄰近于相應第二下翼片78的自由端。另外，每個第一下翼片77優(yōu)選沿所述第一方向相對于所述假想平面以一傾斜角度傾斜，并且每個第二下翼片78優(yōu)選相對于所述假想平面沿著與第一方向相背離的第二方向以相同的傾斜角度傾斜。換言之，每個第一下翼片77的上表面朝向右上方向，而每個第二下翼片78的上表面朝向左上方向。這樣，每個第一下翼片77的自由端和相應第二下翼片78的自由端之間大致交叉。

總體上講，第一上翼片75的上表面和第一下翼片77的上表面朝向相同的第一方向，但第一上翼片75和第一下翼片77沿彼此相背離的延伸方向從第一側(cè)壁71延伸。另一方面，第二上翼片76的上表面和第二下翼片78的上表面朝向相同的第二方向，但第二上翼片76和第二下翼片78沿彼此相背離的延伸方向從第二側(cè)壁72延伸。

混合器7固定在混合室中，使得其第一和第二端壁夾持在輔助夾持板8和旋流導向件6的第一段61之間，第一和第二側(cè)壁71和72夾持在罩蓋的底壁31和41之間，而且第一和第二上翼片面對著混合室的緊靠第一接口33的部位。尾氣和還原劑的混合物在該部位處通過混合器7流入旋流通道的入口。在混合器7的全部翼片的作用下，形成了混合物的渦旋，這有助于還原劑在尾氣中更均勻混合以及還原劑快速蒸發(fā)。另外，一部分還原劑噴流會撞擊到旋流導向件6和/或混合器7的翼片，使得還原劑進一步快速霧化和蒸發(fā)。

混合器7可以構(gòu)造成各種形式，只要它能夠有助于將還原劑在尾氣中均勻混合且形成混合物的渦旋即可。

可以理解，混合器7只是一個可選的元件，而非總是必需的。如果借助罩蓋和旋流導向件的結(jié)構(gòu)就能實現(xiàn)混合室中令人滿意的混合效果，可以省略混合器7。

本申請通過將氧化催化器單元1和SCRoF單元2組裝到在其內(nèi)形成有混合室的同一罩蓋中，提供了一種非常緊湊的尾氣后處理系統(tǒng)。該尾氣后處理系統(tǒng)適合于小的發(fā)動機艙，尤其是客用車輛中的。

此外，通過使用旋流導向件(并且可能還使用混合器)而在混合室中產(chǎn)生旋流，因此尾氣和還原劑的混合均勻度可提高。同時，尾氣可以在系統(tǒng)中兩次急劇改變其流向，這樣可以增強還原劑與尾氣之間的混合。另外，還原劑在混合室中很好地霧化且蒸發(fā)，因此可避免出現(xiàn)還原劑液滴碰到SCR還原劑前端面的情況。另外，還可以避免還原劑結(jié)晶。

此外，在罩蓋中可以添加附加的葉片，用于對尾氣或混合物的流動進行引導和/或擾動，以進一步提高還原劑的混合均勻性和蒸發(fā)性能。例如，在使用混合器的情況下，可以在混合器前面或后面添加附加的導向葉片，以實現(xiàn)更好地引導流動和防止結(jié)晶。

此外，附加的混合器可以布置在系統(tǒng)中的各種位置上，例如罩蓋的中間部分以及其它位于旋流導向件前面或后面的區(qū)域中，以進一步增強混合效果。

此外，可在旋流導向件上添加附加的翼片或沖孔，以提高還原劑的混合均勻性和蒸發(fā)性能。

此外，旋流導向件可以制作成具有各種不同的形狀和尺寸(例如長度、直徑、厚度、寬度等等)。例如，盡管在所示的實施方式中旋流導向件的第二段靠近第二接口延伸，但在其它實施方式中旋流導向件的第二段可以布置在第二接口和罩蓋的周壁之間的任何適宜的徑向位置上。

此外，作為氧化催化器單元1和SCRoF單元2的承載件的罩蓋在其內(nèi)限定出相對大的混合空間，因此其產(chǎn)生的背壓較小。

此外，各殼體和罩蓋可通過金屬板拉伸(包括深拉)而制成，因此系統(tǒng)的制造可以簡化。

此外，本申請的混合構(gòu)思可被用于具有不同尺寸和形狀的催化器，在這種情況下，氧化催化器單元1、SCRoF單元2和罩蓋可能要做適應性改 動。

雖然這里參考具體的實施方式描述了本申請，但是本申請的范圍并不局限于所示的細節(jié)。在不偏離本申請的基本原理的情況下，可針對這些細節(jié)做出各種修改。